BUCK电路全部外围参数计算公式

本篇就BUCK降压型电路设计过程作一个梳理,将各个元器件参数的计算方法汇总起来分享给各位工程师朋友,一为防止自己忘记,二为新手工程师朋友提供参考。本篇以OC5021B的原理图来讲解,其实各家芯片的外围设计很类似,完全可以根据芯片规格书类推。

第一步:功率电感计算

  • 1.明确输入电压Vin,输出电压Vout,取合适的开关频率Fs,一般取50KHZ-1MHZ,具体视芯片而定;
  • 2.确定占空比D。由规格书可知该芯片通过TOFF脚电容设定固定关断时间Toff,假设开通时间Ton,根据“伏秒法则”则有:

  • 3.明确输出电流Io,计算电感纹波电流:

  • 4.计算电感量Lp:

  • 5.计算峰值电流Ipk,选择饱和电流:

  • 6.计算电感有效值电流IL-rms与电感铜损功率,根据发热量来计算电流有效值:

第二步:MOS选择

  • 1.明确最高输入电压Vin-max,MOS耐压选择:

  • 2.MOS耐电流选择。在Ton阶段,MOS与功率电感串联构成闭合回路,此时Iq-max=Ipk,在Toff阶段,MOS关断,此时Iq为零,因此选择MOS时电流应满足:

第三步:续流二极管选择

  • 1.耐压选择:

  • 2.耐电流选择。与MOS电流类似,在Toff阶段,功率电感放电电流流经续流二极管,此时Id-max=Ipk,在Ton阶段,二极管截止,Id为零,因此选择MOS时电流应满足:

第四步:输入电容选择,输入电容主要影响输入电压纹波,纹波的产生主要有两方面,电容充放电荷和寄生等效串联电阻ESR。电容容量越大、ESR越小,导致输入电压纹波越小,性能也就越好,但是成本越高,因此设计时需要综合性能与成本折中考虑。

  • 1.充放电纹波计算:

  • 2.ESR纹波计算:

由以上两部分计算可以汇总下面公式:

第五步:输出电容选择,同输入端电容计算类似,也分电容充放电荷和寄生等效串联电阻ESR两部分计算。

  • 1.充放电纹波计算:

  • 2.ESR纹波计算:

由以上两部分计算可以汇总下面公式:

第六步:采样电阻计算,分为两种情况——峰值电流检测和平均电流检测,OC5021B采用的是峰值电流检测方式,采样电阻要求高精度,可以采用多颗电阻并联的方式得到合适的阻值及提高精度。

  • 1.峰值电流检测

  • 2.平均电流检测

第七步:启动电阻计算,考虑到外界环温变化及电阻本身的误差,设计时应按照Ivddmin*1.2≤Ivdd≤Ivddmax*0.8的原则,则有下式,当Vin与VDD电压差较大时,可考虑使用多颗电阻串联增加耐压。

第八步:MOS驱动电路设计,本次选择直接驱动的方式,如果在MOS Ciss很大的应用中可以使用推挽的方式驱动。

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  • Martinzhang0129 3星期前
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